Nuevos datos acerca de los púlsares de milisegundo

Los púlsares son algunos de los cuerpos celestes más exóticos conocidos. Ellos tienen diámetros de aproximadamente veinte o treinta kilómetros, pero al mismo tiempo, aproximadamente la masa de una vez y media o tres veces la de nuestro sol. Un pedacito de esta materia exótica, por ejemplo del tamaño de la cabeza de un alfiler, pesaría aquí en la Tierra como un buque petrolero cargado, una 50 mil toneladas.

Una subclase de estos objetos estelares, conocida como púlsares de milisegundos, giran varios cientos de veces por segundo alrededor de sus propios ejes. Estudios anteriores llegaron a la conclusión paradójica de que algunos púlsares de milisegundos son más antiguos que el propio universo.


El astrofísico Thomas Táuride, del Instituto Max Planck para Radio Astronomía y el Instituto Argelander de Astronomía en Bonn, podría resolver esta paradoja mediante simulaciones por computadora. A través de cálculos numéricos sobre la base de la evolución estelar y pares de acreción (cuando un pulsar tiene una estrella compañera a la cual le extrae material de su superficie), demostró que púlsares de milisegundo sueltan alrededor de la mitad de su energía de rotación en las etapas finales del proceso de transferencia de masa.



Este resultado está de acuerdo con las observaciones actuales y los resultados también explican por qué los púlsares de milisegundos de radio parecen ser mucho más antiguos que los restos de estrellas enanas blancas de sus acompañantes. Los resultados se presentan el 3 de febrero en la revista "Science".

Los púlsares de milisegundos son fuertemente magnetizados, representan los restos de viejas estrellas de neutrones en sistemas binarios que han sido aceleradas con períodos muy cortos por el impulso producido por el gas arrojado por estrellas compañeras sobre su superficie. De esta manera el púlsar gana momento angular a costa del de su compañera.

Hoy sabemos de cerca de 200 pulsares con tales periodos de giro de entre 1,4 a 10 milisegundos. Estos se encuentran tanto en el disco galáctico como en cúmulos globulares.

Desde el primer pulsar de milisegundo detectado en 1982, explicar completamente estos períodos tan cortos de giro, sus campos magnéticos y sus edades, sigue siendo un desafío para los teóricos.

"Tenemos ahora, por primera vez, combinados modelos numéricos de evolución estelar con los cálculos del par de frenado que actúa sobre el púlsar que gira," dice Thomas Tauris, el autor del presente estudio. "El resultado es que el púlsar de milisegundo soltó alrededor de la mitad de su energía de rotación en la fase de disociación llamada Roche-lobe."Este momento describe la terminación de la transferencia de masa en el sistema binario. Por lo tanto, los radio-púlsares de milisegundos deben comenzar a girar un poco más lento a partir de ese momento. Estos púlsares ya no emiten rayos X producidos por el material en acreción, pero sí fuertes pulsos de radio.

Esto es exactamente lo que los datos de observación parecen sugerir. Además, estos nuevos datos podrían explicar por qué algunos pulsares de milisegundos parecen tener características superiores a las edades de la edad del Universo.

La característica clave de los nuevos resultados es que ahora se ha demostrado cómo el púlsar en rotación es capaz de romper el equilibrio de su llamado espín. En esta época, la tasa de transferencia de masa disminuye lo que hace que el radio de la magnetosfera del pulsar se amplíe drenando energía. Esto hace que el púlsar pierda energía de rotación adicional y por lo tanto aumente su período.

"Actually, without a solution to the "turn-off" problem we would expect pulsars to even slow down to spin periods of 50 to 100 milliseconds during the Roche-lobe decoupling phase," concludes Thomas Tauris. "That would be in clear contradiction with observational evidence for the existence of millisecond pulsars."

Fuente: Science Daily